方家山機(jī)組蒸汽發(fā)生器裝拆堵板的輻射防護(hù)最優(yōu)化

要巍 王超

摘 要

蒸汽發(fā)生器一次側(cè)水室裝拆堵板是壓水堆核電站大修的一項(xiàng)重要工作，具有較大的輻射風(fēng)險(xiǎn)，目前國內(nèi)M310機(jī)組普遍采用首修或十年大修安裝承壓堵板，其余大修安裝假堵板的工作方式。本文主要介紹了方家山機(jī)組在首次大修裝拆承壓堵板工作中，實(shí)施輻射防護(hù)最優(yōu)化的方法及效果，以及根據(jù)現(xiàn)有方案結(jié)合其他電廠經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出輻射防護(hù)相關(guān)改進(jìn)措施。對今后大修及其他M310機(jī)組具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞

蒸汽發(fā)生器;一次側(cè)水室;裝拆堵板;輻射防護(hù)最優(yōu)化

中圖分類號： TL75 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.15.038

Abstract

Mount and dismount of the block of the steam generator water chamber in the steam generator is important in the major repair of the pressurized water reactor power plant， and it is associated with high radiation risk. Currently， the working mode of installation of the pressure-bearing block board in the first repair or the ten-year major repair and installation of pseudo block board in the remaining major repairs is widely adopted in the M310 aircraft crew in China.This paper mainly introduces the method and effect of radiation protection optimization in the first overhaul of loading and unloading pressure block plate of fangjiashan unit， and summarizes the improvement measures of radiation protection based on the existing scheme and the experience of other power plants.It had certain reference significance to the future major repair and other M310 aircraft crews.

Key Words

Steam generator;Primary water chamber;Assembly and disassembly of the block board;Radiation protection optimization

壓水堆核電廠停堆大修期間，蒸汽發(fā)生器一次側(cè)相關(guān)檢修項(xiàng)目，如一次側(cè)水室內(nèi)壁腐蝕檢查、人孔密封面超聲波探傷和“U”形管渦流探傷等，均須在蒸汽發(fā)生器水室內(nèi)進(jìn)行。而要順利完成蒸汽發(fā)生器檢修工作，蒸汽發(fā)生器水室裝拆堵板則是其關(guān)鍵步驟。由于蒸汽發(fā)生器水室輻射水平高，工作條件苛刻，水室內(nèi)裝拆堵板作業(yè)的集體劑量和人員單次受照劑量都較大，放射性污染的風(fēng)險(xiǎn)也較大，尤其是在機(jī)組首次大修和十年大修時，需要安裝承壓堵板，因此，如何將輻射防護(hù)最優(yōu)化（ALARA）的原則應(yīng)用到裝拆堵板的作業(yè)中，有效降低受照劑量，控制輻射風(fēng)險(xiǎn)，是對輻射防護(hù)人員技能的重要考驗(yàn)。

1 裝拆堵板輻射風(fēng)險(xiǎn)分析

蒸汽發(fā)生器水室作為主冷卻劑系統(tǒng)的一部分，功率運(yùn)行時輻射源項(xiàng)從壓力容器的堆芯活性區(qū)產(chǎn)生，通過主冷卻劑的高速流動，在多種因素的作用下，沉積于其水室內(nèi)表面，造成水室內(nèi)表面的污染。

在正常工況下，蒸汽發(fā)生器、主泵和主管道等主設(shè)備在停堆一周后內(nèi)表面的劑量率為20～30mSv/h（參考秦一廠R109大修期間對開口部位的直接測量數(shù)據(jù)），局部可高達(dá)100mSv/h。假設(shè)蒸汽發(fā)生器水室內(nèi)的表面劑量率為25mSv/h，那么每分鐘的劑量便高達(dá)0.4mSv/h。

方家山在OT101大修蒸汽發(fā)生器人孔打開后，用長桿γ輻射測量儀測得的蒸汽發(fā)生器水室的平均劑量率高達(dá)12mSv/h。在OT101蒸汽發(fā)生器裝拆堵板完成后，對進(jìn)入水室的裝拆堵板工作人員進(jìn)行了輻射數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，見表1和表2。

由表2、表3可以知，進(jìn)入蒸汽發(fā)生器水室裝拆堵板工作人員接受的平均劑量率為9.3mSv/h，人員集體計(jì)量為7.484人·mSv，最大個人計(jì)量0.795mSv。OT101大修蒸汽發(fā)生器一次側(cè)機(jī)械作業(yè)預(yù)計(jì)集體劑量18人·mSv，單蒸汽發(fā)生器裝拆堵板進(jìn)入水室的工作人員集體劑量就占了預(yù)計(jì)集體劑量的40%。

除此之外，蒸汽發(fā)生器內(nèi)還存在一定的放射性空氣污染和松散污染，還有一定的內(nèi)照射風(fēng)險(xiǎn)。

綜上，可以看出蒸汽發(fā)生器裝拆堵板具有較高的輻射風(fēng)險(xiǎn)。

2 輻射防護(hù)最優(yōu)化（ALARA）

鑒于裝拆堵板工作環(huán)境的輻射水平較高，裝拆堵板的集體劑量高，個人受照劑量大，怎樣在裝拆堵板的工作中實(shí)施輻射防護(hù)最優(yōu)化，降低劑量，已成為執(zhí)行部門和輻射防護(hù)人員共同關(guān)注的重點(diǎn)。

降低外照射劑量的基本方法主要為減少受照時間和降低工作場所的劑量率。但就裝拆堵板作業(yè)而言，由于作業(yè)在狹小的鍋底狀水室內(nèi)進(jìn)行，屏蔽法、距離法、源項(xiàng)法等降低受照射劑量的技術(shù)都難以實(shí)施，唯一的方法就是減少受照時間。因此，ALARA工作將重點(diǎn)放在優(yōu)化工作組織，強(qiáng)化模擬培訓(xùn)，改善現(xiàn)場工作條件三個方面。

2.1 優(yōu)化工作組織

2.1.1 成立ALARA工作小組

在OT101大修準(zhǔn)備階段，專門就蒸汽發(fā)生器檢修拆裝堵板項(xiàng)目成立了ALARA專項(xiàng)小組，由輻射防護(hù)人員、工作負(fù)責(zé)人、現(xiàn)場服務(wù)人員和質(zhì)量保證人員組成。小組主要就工作內(nèi)容、工作過程、劑量目標(biāo)和經(jīng)驗(yàn)反饋等事項(xiàng)進(jìn)行協(xié)商，并且通過風(fēng)險(xiǎn)分析，討論和制定最優(yōu)化的防護(hù)措施等，有效避免了多頭領(lǐng)導(dǎo)，現(xiàn)場混亂等現(xiàn)象。

2.1.2 確定劑量目標(biāo)

參考秦一廠30萬機(jī)組多年來蒸汽發(fā)生器水室輻射水平及歷年裝拆堵板工作受照劑量制定了OT101大修蒸汽發(fā)生器一次側(cè)機(jī)械作業(yè)集體劑量目標(biāo)為18mSv，個人劑量限值為1mSv。

2.1.3 優(yōu)化堵板的工作分工

按照OT101大修計(jì)劃，一回路低水位有兩個階段，在第一階段由于需要進(jìn)行壓力容器在役檢查等工作，便需要對蒸發(fā)器進(jìn)行帶壓堵板。由于堵板的重量重，在堵板過程中需要人員配合，且要考慮單日受照劑量控制，所以堵板的人員分配至關(guān)重要。

參考國內(nèi)一些電廠的做法，以一個環(huán)路上的蒸發(fā)器為例，堵板工作分成兩人完成。第一人進(jìn)水室堵板及擰緊螺栓，其他兩人在水室外配合。水室停留時間平均約為4min。第二個人進(jìn)水室堵塞及取出充氣管，其他兩人在水室外配合。水室停留時間平均約為2min。第一人和第二人在水室停留時間相差2min，受照劑量約0.5mSv，不利于個人單日受照劑量控制（限值1mSv）。

針對上述問題，方家山OT101大修對進(jìn)入水室裝拆堵板的作業(yè)人員進(jìn)行了如下分工。（同樣以一個環(huán)路上的蒸發(fā)器為例）第一人進(jìn)水室對冷段進(jìn)行堵板、擰螺栓、堵塞、取出氣管全套工作，其他兩人在水室外配合。水室停留時間平均約為3min。第二人和配合人員做同樣的工作，水室停留時間平均約仍3min。通過這樣的分配，兩人對劑量進(jìn)行了平均分擔(dān)，解決了單日受照劑量控制的問題，對比情況參見表3。

2.2 強(qiáng)化模擬訓(xùn)練

ALARA工作組對參與裝拆堵板的工作人員進(jìn)行了嚴(yán)格的培訓(xùn)，培訓(xùn)主要有兩個方面：

2.2.1 堵板工作介紹和討論（理論培訓(xùn)）

在培訓(xùn)中心，由蒸汽發(fā)生器堵板培訓(xùn)教員和輻射防護(hù)工作人員負(fù)責(zé)培訓(xùn)及考核，教員負(fù)責(zé)教授堵板技能，輻射防護(hù)人員負(fù)責(zé)輻射防護(hù)風(fēng)險(xiǎn)控制及防護(hù)措施，其目的是使作業(yè)人員了解水室內(nèi)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，掌握防護(hù)方法，提高應(yīng)急應(yīng)變能力。

2.2.2 堵板工作模擬體訓(xùn)練

在蒸汽發(fā)生器水室模型內(nèi)，由工作負(fù)責(zé)人組織實(shí)際操作演練，其目的是鍛煉工作人員的體能和心理素質(zhì)，提高技能技巧，熟悉工作環(huán)境，加強(qiáng)水室內(nèi)外的配合，縮短水室內(nèi)的作業(yè)時間。

經(jīng)過多次模擬體培訓(xùn)后，工作人員的安全意識和自我保護(hù)能力顯著提高，模擬體的培訓(xùn)明顯提高了工作效率，比如，每次進(jìn)出水室作業(yè)時間由培訓(xùn)初期的平均5min縮短到3min，為有效地降低劑量創(chuàng)造了條件。

2.3 改善現(xiàn)場工作條件

ALARA工作組根據(jù)秦一廠30萬機(jī)組歷年來堵板經(jīng)驗(yàn)反饋，以及其他電廠良好實(shí)踐，提出了諸多需要改進(jìn)和完善的地方。

2.3.1 SAS負(fù)壓棚的搭建

SAS負(fù)壓棚是由SAS棚（或罩）、通風(fēng)凈化小車、過濾器、風(fēng)管、等配套設(shè)施組成的封閉系統(tǒng)。其作用是通過建立負(fù)壓及凈化空氣，有效防止空氣污染，避免工作人員發(fā)生內(nèi)照射。在檢修放射性污染嚴(yán)重的設(shè)備（如蒸汽發(fā)生器、主泵軸封）時，常搭建負(fù)壓工作棚與污染源的開口相連通。負(fù)壓工作棚一般用塑料布制成，棚內(nèi)分為工作區(qū)和緩沖區(qū)，中間用塑料簾幕分隔。工作區(qū)利用抽吸機(jī)維持一定的負(fù)壓，保持負(fù)壓的目的是為了防止放射性物質(zhì)擴(kuò)散出工作棚。抽出的空氣經(jīng)過抽吸機(jī)中的過濾器，放射性物質(zhì)被截留在過濾器內(nèi)。在工作棚內(nèi)工作人員還須穿戴個人防污染用品。緩沖區(qū)是無空氣污染的區(qū)域與有空氣污染區(qū)域之間的過渡區(qū)。緩沖區(qū)一般用于工作準(zhǔn)備、穿脫防護(hù)用品、放置工器具和物質(zhì)材料等。如圖1所示。

秦一廠歷年大修蒸汽發(fā)生器一次側(cè)作業(yè)只是在蒸汽發(fā)生器房間搭建了污染隔離區(qū)，由于蒸汽發(fā)生器一次側(cè)具有較高放射性和松散污染，在調(diào)研了秦山第二核電廠SAS負(fù)壓棚的使用情況后，對方家山蒸汽發(fā)生器一次側(cè)作業(yè)也使用了SAS負(fù)壓棚。通過SAS負(fù)壓棚的使用，更為有效地防止了放射性物質(zhì)的向外擴(kuò)散。

2.3.2 氣衣的使用

秦一廠30萬機(jī)組歷年堵板，工作人員均采用身穿紙衣和頭帶氣面罩的方式（如圖2），工作人員除穿戴基本套裝外，還需穿普通紙衣和無紡布紙衣，為防止污染還要在袖口、褲口纏繞膠帶。因此在堵板工作結(jié)束后，需要輻射防護(hù)人員配合為工作人員脫去防護(hù)紙衣，由于穿戴復(fù)雜，在此過程中工作人員、防護(hù)人員及易發(fā)生體表污染。并且蒸汽發(fā)生器人孔內(nèi)環(huán)境潮熱加之無紡紙衣不透氣，容易使工作人員產(chǎn)生焦躁情緒，增加了堵板失誤的可能性，不利于堵板工作的順利開展。不僅如此，在裝拆堵板工作完成后還會產(chǎn)生2件紙衣、一雙乳膠手套、一雙鞋套、膠帶等放射性廢物。

方家山機(jī)組通過調(diào)研秦二廠堵板工作采用氣衣后，在OT101大修首次使用了氣衣（如圖3），由于氣衣整體封閉，工作人員只需穿戴基本套裝，外面套上氣衣即可，穿脫起來相當(dāng)方便，只需防護(hù)人員幫忙拉開拉鏈即可，大大降低了工作人員和防護(hù)人員發(fā)生體表污染的風(fēng)險(xiǎn)，而且氣衣內(nèi)持續(xù)通有壓空，使工作人員可以在較為舒適的環(huán)境中工作，有效的提高了工作效率。并且使用氣衣產(chǎn)生的放射性廢物僅有1件氣衣。比使用無紡布紙衣產(chǎn)生的放射性廢物也要少得多，有利于放射性廢物的處理，并且氣衣的成本率低于無紡布紙衣+氣面罩套裝，具有更高的性價(jià)比。

3 工作改進(jìn)

3.1 蒸器放生器承壓堵板換型

方家山蒸發(fā)器一次側(cè)高水位堵板的中板通過上下兩個螺栓固定，如果兩個中任何一個緊固不到位，就可能會造成密封失效。堵板上雖有4個到位指示孔，但由于中間堵板沒有與側(cè)板連鎖，側(cè)板上的到位指示仍不能反映中板是否安裝到位。如圖4。